植物のミカタ

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米ぬかに含まれる食物繊維は、セルロース、ヘミセルロース、ペクチンなどです。腸内細菌叢への影響は成分によって異なり、セルロースは発酵しにくい一方、ペクチンは完全に発酵されます。ヘミセルロースはコレステロール低下作用も持ちます。米ぬかは廃棄されがちですが、栄養価が高く、食料自給率向上や肥料依存軽減にも役立つ可能性があります。ただし、リン酸を多く含むため、有機質肥料としての使用は注意が必要です。

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ショウジョウトンボは、翅の付け根が赤いトンボです。日本では、農薬散布の影響で数が減っている可能性があります。 トンボは、稲作の害虫であるウンカを食べる益虫ですが、ウンカは農薬耐性を持ちやすいため、駆除が困難になっています。 さらに、大陸から飛来するトビイロウンカや、レンゲ栽培による雑草増加など、稲作の難しさは増しています。

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アキアカネは暑さに弱く、夏の暑さを避けるため高地に移動する習性を持つ。近年の猛暑により、移動途中に命を落とす個体が増加している可能性が示唆されている。さらに、産卵のために秋に水田に戻ってくる際に、農薬の影響を受ける可能性も懸念される。一方、ヤゴの生育環境は都市部でも特別な場所である必要はなく、個体数減少の要因としては、猛暑の影響が大きいと考えられる。アキアカネの生態は、稲作における農薬の使用や気候変動の影響など、様々な要素と複雑に絡み合っている。

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水田には、害虫を食べる益虫が多く存在します。クモは様々な害虫を捕食する重要な天敵です。寄生バチはウンカやヨコバイ、ガの幼虫に寄生し、数を減らします。トンボやカエルも重要な捕食者です。これらの天敵は農薬の影響を受けやすく、その保全には農薬の使用方法に配慮が必要です。生物農薬や天敵温存型の農薬を選択することが、天敵と共存する上で重要です。

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水稲であるイネは、湛水状態の土壌では酸素不足になりやすい。そのため、根の呼吸を維持するために、通気組織が発達している。しかし、土壌の物理性が悪いと、通気組織の働きが阻害され、根腐れが発生しやすくなる。 家畜糞を施肥すると、土壌中の有機物が分解される過程で、メタンや硫化水素などのガスが発生する。これらのガスは、イネの根の生育を阻害する可能性があるため、家畜糞を施肥する場合は、土壌の物理性を向上させておくことが重要となる。

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土壌改良により土壌の物理性が向上すると、特定の単子葉植物の生育が抑制される可能性があるという観察記録です。 筆者は、固い土壌を好むが養分競争に弱い単子葉植物が存在すると推測し、土壌改良によってレンゲやナズナなどの競合植物が旺盛に生育することで、単子葉植物の生育が阻害されると考えています。 この観察から、土壌改良初期にはソルガムやエンバクを、その後は土壌生態系のバランスを整えるために緑肥アブラナを使用するなど、緑肥の種類選定の重要性を指摘しています。

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落葉樹は秋に葉緑素を回収した後、残ったカロテノイドにより黄色く色づきます。さらにその後、タンニンが蓄積して茶褐色になります。 タンニンは土中のアルミニウムと反応し、微細な土壌粒子を作ります。これは団粒構造の形成を促進し、水はけや通気性を良くする効果があります。ヤシャブシなど、タンニンを多く含む植物は、かつて水田の肥料として活用されていました。自然の循環を巧みに利用した先人の知恵と言えるでしょう。

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中干しをしない稲作は、カエルの大量発生により、IPM(総合的病害虫管理)に貢献する可能性があります。カエルは世代交代の早い害虫を捕食するため、耐性を持つ害虫への対策として有効です。さらに、カエルは水田周辺の畑にも生息範囲を広げ、間接的に畑の害虫駆除にも役立ちます。畑にカエルを誘致するには、緑肥を植えておくことが有効です。緑肥は土壌環境改善にも効果があり、カエルの住みやすい環境を作ります。このように、中干しなしの稲作と緑肥を活用した畑作は、環境に優しく持続可能な農業を実現する可能性を秘めています。

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長雨による日照不足で稲のいもち病被害が懸念される中、殺菌剤使用の是非が問われている。殺菌剤は土壌微生物への悪影響や耐性菌発生のリスクがあるため、代替策としてイネと共生する窒素固定菌の活用が挙げられる。レンゲ栽培などで土壌の窒素固定能を高めれば、施肥設計における窒素量を減らすことができ、いもち病への抵抗性向上につながる。実際、土壌改良とレンゲ栽培後の稲作では窒素過多の傾向が見られ、減肥の必要性が示唆されている。今後の課題は、次年度の適切な減肥割合を決定することである。

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農環研ニュースNo.107(2015.7)は、水田で使用される農薬がアマガエルの幼生（オタマジャクシ）に与える影響を調査した。アマガエルはイネの害虫を捕食するため、農薬の影響評価は重要である。実験では、幼生の発育段階ごとに農薬への感受性を調べた結果、変態前の幼生は変態後の幼生や成体よりも農薬感受性が高いことがわかった。特に、初期幼生は農薬の影響を受けやすく、死亡率や発育阻害が顕著であった。一方、変態が近づくと農薬耐性が向上する傾向が見られた。この研究は、水田生態系における農薬の影響を理解し、適切な農薬使用を考える上で重要な知見を提供する。

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殺虫剤抵抗性を持つカメムシ類の増加により、稲作における殺虫剤の効果は低下している。天敵に頼る防除が重要だが、精神的な負担も大きい。そこで、ドローンを用いた黒糖液肥散布が有効な予防策として考えられる。植物はグルタミン酸で防御反応を活性化させるため、黒糖液肥に含まれるアミノ酸がイネの物理的損傷への耐性を高める可能性がある。さらに、アミノ酸は防御物質の合成や天敵誘引にも関与し、総合的な防御力向上に繋がる。病気や害虫発生時の農薬散布といった対処療法ではなく、事前の予防が重要性を増している。

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ヒメトビウンカはイネ科雑草で越冬し、春に水田へ移動して増殖する。薬剤抵抗性を持ち、殺虫剤散布は効果が薄く、天敵を減らすことで逆効果になる。天敵はクモ、カエル、ゲンゴロウ、ヤゴ等で、これらを維持するには、冬期湛水や畔の草刈り回数を減らす等、水田周辺の環境保全が重要。また、畦畔の除草剤も天敵減少につながるため、使用を控えるべき。ウンカの発生を抑えるには、殺虫剤に頼らず、生態系を維持した総合的な対策が必要。

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昨年から植物の色素やブナ科、森林に注目するようになり、自然観察を通して自身の無知を痛感している筆者は、里山でスミレを見つけた。新緑の落葉樹の足元、岩の削れた場所に咲くスミレは、町で見かける程度の大きさだった。筆者は、スミレが落葉樹の葉が展開する前に開花すること、そして岩陰で冬の冷たい風を避けながら生育していることを推測する。また、アリによる種子散布の可能性や、ロゼットで冬越しする戦略についても考察し、森林への関心が高まったことでスミレのような小さな植物にも目がいくようになったと述べている。

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温室メロン栽培におけるハダニ防除にUV-B照射の効果検証が行われた。実験では、UV-B照射によりハダニ雌成虫の産卵数が減少し、死亡率が増加。さらに、UV-B照射区ではハダニの天敵であるカブリダニの増加も確認された。これらの結果から、UV-B照射はハダニ防除に有効である可能性が示唆された。しかし、実用化には照射量や照射時間、メロンへの影響など、更なる研究が必要である。また、UV-Bランプの設置コストや運用コストも課題として挙げられている。

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花の色素、特にアントシアニンは、紫外線から植物を守るフラボノイドの一種であり、イネのいもち病抵抗性にも関与している。紫外線はフラボノイド合成を促進するが、ハウス栽培では紫外線が遮断され、フラボノイド合成が抑制される可能性がある。これは、イネの色素が薄くなり、いもち病に弱くなる原因の一つと考えられる。色素の濃い古代米は、現代のイネ品種に比べていもち病抵抗性が高い。つまり、フラボノイドの合成を促進することで、イネのいもち病抵抗性を高めることができる可能性がある。色素合成に関わる金属酵素の適切な摂取と適切な紫外線照射が、イネの健全な生育に重要である。

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ブナシメジの廃菌床は、そのままでは再利用が難しく、産業廃棄物として処理されている現状がある。しかし、廃菌床には栄養が残っており、有効活用する方法が模索されている。記事では、廃菌床を堆肥化する方法と、キノコ以外の作物の栽培に利用する方法が紹介されている。堆肥化は、他の有機物と混ぜて発酵させることで、土壌改良材として利用できる。ただし、完全発酵には時間がかかる。一方、栽培への利用は、レタスなどの葉物野菜やイチゴの栽培に成功した事例が紹介されている。ただし、菌床由来の病害発生リスクを考慮し、適切な管理が必要となる。最終的には、地域の実情に合わせた廃菌床の活用方法を見つけることが重要である。

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高槻の清水地区で行われたレンゲ米栽培では、田起こしの方法が注目された。一般的な稲作では土作りを軽視する傾向があるが、レンゲ米栽培では土壌の状態が重要となる。レンゲの鋤き込みにより土壌の物理性が改善され、保肥力も向上する。しかし、慣行農法の中干しは、畑作で言えばクラスト（土壌表面の硬化）を発生させるようなもので、土壌の物理性を低下させる。物理性の低い土壌は、酸素不足や有害ガス発生のリスクを高め、イネの根の成長を阻害する。結果として、病害虫への抵抗力が弱まり、収量低下や農薬使用量の増加につながる。経験と勘に頼るだけでなく、土壌の状態を科学的に理解し、適切な土作りを行うことが、レンゲ米栽培の成功、ひいては安全でおいしい米作りに不可欠である。

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農研機構の研究で、葉緑体分解産物であるフィトールがトマトの根のセンチュウ抵抗性を高めることが判明した。フィトールはクロロフィルの分解過程で生成されるアルコールで、土壌中のフィトールが根にエチレンを蓄積させ、抵抗性を向上させる。このメカニズムは、緑肥を刈り倒し土壌に成分を染み込ませる方法と類似しており、土壌消毒にも応用できる可能性がある。緑肥カラシナによるイソチオシアネート土壌消毒と組み合わせれば、相乗効果でセンチュウ被害や青枯病などの細菌性疾患を抑制し、根の養分吸収を維持、ひいては地上部の抵抗性向上にも繋がる可能性がある。

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筆者は、ウンカの被害が深刻な年において、レンゲ米栽培と農薬不使用にも関わらず稲作が成功した事例に関わった。コロナ渦の外出自粛中に花と昆虫を観察したことが契機となり、植物の色素や花粉、蜂蜜の研究へと繋がった。蜂蜜の健康効果の知見から植物の耐性との関連性を見出し、稲作に応用した結果、ウンカ耐性を持つ稲を収穫できた。この成功は、中干しの技術見直しや川からの恩恵の活用といった、日本の稲作に足りない知見を得る大きな成果となった。収穫後の土壌は研究者に提供され、更なる分析が期待される。

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シイタケ栽培後の廃培地は、栄養豊富で再利用価値が高いにも関わらず、現状では焼却処分されている。これは、廃培地のリグニン分解が不十分で、植物栽培に適さない土壌構造となるためである。また、線虫などの病害虫のリスク、有効な再利用方法の確立の遅れ、焼却施設の維持費用が廃培地処理費用に上乗せされていることなどが要因となっている。結果として、資源の有効活用が阻害され、環境負荷も増大している。シイタケの需要増加に伴い廃培地も増加するため、持続可能な農業に向けて、廃培地の再利用方法の確立が急務となっている。

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植物スフィンゴ脂質は、スフィンゴイド塩基と脂肪酸がアミド結合したセラミドを基本骨格とし、極性頭部が結合した多様な構造を持つ。セラミドの多様性は、スフィンゴイド塩基と脂肪酸鎖長のバリエーション、さらに水酸化や二重結合の有無といった修飾で生じる。植物は動物に存在しないスフィンゴイド塩基や極性頭部を持つ。スフィンゴ脂質の代謝経路は複雑で、各代謝段階で多様な分子種が生成される。これらはシグナル分子として機能し、細胞膜の構成成分としても重要である。近年の研究により、植物の成長、発生、環境ストレス応答への関与が明らかになりつつある。

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スペルミンはポリアミンの一種で、老化抑制に関係する可能性がある物質です。摂取すると腸で分解されず血流に乗り、各器官へ運ばれます。ポリアミンは、特に高齢者で起こりやすい軽微な刺激による慢性炎症に対し、免疫細胞の過剰な活性化を抑制する働きがあります。また、糖や脂肪の代謝と蓄積を調整し、動脈硬化などを予防する効果も期待されます。ポリアミンの合成量は加齢と共に低下するため、食品からの摂取が重要になります。合成にはオルニチンというアミノ酸が関わっており、旨味成分の豊富な食品を摂取することで補給できます。免疫細胞の老化による活性化とポリアミン合成量の低下は、高齢者のウイルス感染重症化と関連付けられます。

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観測対象のレンゲ米水田は、ウンカの当たり年にも関わらず無農薬で収穫を達成した。驚くべきことに、近隣の殺虫剤を使用した水田ではウンカ被害が発生した。この水田は冬期にレンゲを栽培し、土壌改良材を用いて土壌を改善していた。レンゲ鋤込み後の土壌は、軽くて小さな塊の状態になっていた。 一方、他のレンゲ栽培水田ではウンカ被害が多かった。このことから、ミツバチによるレンゲの花蜜と花粉の持ち出しが、ウンカ発生に影響を与えている可能性が示唆される。次作では今作の知見を活かし、秀品率向上を目指す。

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カキの果皮の色は、カロテノイドとポリフェノールの影響を受けます。橙色の原因はリコピンとβ-クリプトキサンチンというカロテノイドです。一方、渋柿の渋みはポリフェノールの一種であるカテキン重合体によるものです。カテキン自体は無色ですが、重合すると褐色になり、果皮の色にも影響を与えると考えられます。 カキには、風邪予防に効果的なビタミンCやβ-クリプトキサンチンが豊富に含まれています。β-クリプトキサンチンは体内でビタミンAに変換されるため、粘膜を強化し、ウイルスへの抵抗力を高めます。また、カテキン類は抗酸化作用や抗ウイルス作用があり、免疫機能の向上に役立ちます。特に、カテキンが重合したプロカテキンは、インフルエンザウイルスの増殖を抑える効果も示唆されています。

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高槻市の水田で坪枯れを観察。原因はトビイロウンカの可能性が高い。近隣の公園でウンカらしき昆虫を確認したため、地域にウンカが生息していることは確かだ。坪枯れが発生した水田以外では今のところ目立った被害は確認されていない。殺虫剤の使用有無や効果は不明だが、坪枯れを起こした水田は元から稲の生育が悪く、雑草も目立っていた。害虫の大量発生は、飛来によるものではなく、発生しやすい条件が揃った結果ではないかと推測する。周辺水田の観察を継続し、状況を確認していく。

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冬期灌水のような環境保全型稲作でも、肥料成分が過剰になると害虫被害が増加する。農薬による防除は害虫の抵抗性や天敵への影響で効果が薄れるため、作物の抵抗性と天敵に着目すべきである。静岡県の研究では、水田のクモ類に着目し、コモリグモ科は米ぬか区、アシナガグモ科はレンゲ区で個体数が多いことがわかった。通常栽培区ではどちらのクモも少なかった。米ぬかは亜鉛豊富な有機質肥料だが、課題も多い。レンゲによる土作りが天敵の増加に繋がる可能性があり、今後の研究が期待される。

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愛媛県で行われた調査で、冬期湛水有機栽培水田でトビイロウンカの被害が増加した。冬期湛水によりイネの草丈、茎数、葉色が乾田より増加し、窒素含有量が高まったことが被害増加の要因と推測される。冬期湛水は有機物の分解を促進し養分吸収効率を高めるが、土壌の物理性改善効果は無く、窒素吸収がミネラル吸収を上回る傾向にある。調査地は花崗岩帯のため、川の水からミネラル補給は期待できない。ケイ酸含有量は冬期湛水と乾田で差が小さかった。窒素過多でミネラル不足のイネはウンカに弱いため、ケイ酸苦土肥料などでミネラルバランスを整える必要がある。

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イネのウンカ抵抗性に関与する物質、安息香酸ベンジルは、フェニルアラニン由来のベンジルアルコールやベンズアルデヒドから合成される。ウンカの種類によって誘導抵抗性物質の発現量が異なることが報告されている。光合成を高め、自然に抵抗性を高めることが重要であり、シリカ吸収や川からの養分供給が有効である。登熟期には穂への養分転流を抑え、健全な葉でウンカの被害ピーク期を迎えることが重要となる。亜鉛欠乏はオートファジーを誘導し、老化を促進するため、適切な亜鉛供給も抵抗性強化に繋がる。

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トビイロウンカは越冬できず、中国大陸から季節風に乗って飛来する。中国ではトビイロウンカへの農薬使用量が増加しており、薬剤抵抗性を獲得した個体が日本へ飛来するため、国内の農薬対策が難航している。中国で使用されている農薬を避けつつ、効果的な農薬を選択する必要があり、農薬の流行を常に意識しなければならない。農薬散布は益虫への影響もあるため、化学的知見に加え情勢判断も重要で、新たな対策が求められている。

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カメムシは、殺虫剤を無毒化する細菌と共生することで殺虫剤抵抗性を獲得している。カメムシの消化管には共生細菌を宿す器官があり、土壌中の細菌から共生相手を選んでいる。殺虫剤も土壌微生物によって分解されるため、殺虫剤の使用は抵抗性を持つ細菌の増殖を促進する。地域一斉の農薬散布は、この現象を加速させ、カメムシの抵抗性獲得を早め、益虫を死滅させる。結果として害虫は増加し、農薬使用の悪循環に陥る。農薬被害軽減のためには、農薬使用からの脱却が急務となっている。

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薄い花弁のアサガオの生育不良と黄緑色の葉の関連性について考察した記事です。生育の遅延は、フラボノイドの合成量の低下が原因だと推測されています。 通常、植物は紫外線対策としてフラボノイドを葉に蓄積しますが、合成量が減少すると紫外線による活性酸素の発生が増加し、活性酸素除去のためにグルタチオン合成にアミノ酸が消費されます。結果として成長に必要なアミノ酸が不足し、生育が遅延すると考えられています。 記事では、青色色素合成酵素の欠損ではなく、フラボノイド自体の合成量の低下が原因であると推測しています。その理由は、もし酵素が欠損しているだけであれば、中間生成物である黄色や赤の色素が蓄積し、花弁や葉がこれらの色になるはずだからです。この黄葉の性質は、今後のアサガオ栽培における一つの知見となります。

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レンゲ米栽培田と慣行栽培田を比較観察した結果、中干し後、慣行栽培田では葉色が薄くなっているのが確認された。これは幼穂形成期における養分転流の影響と考えられる。養分転流は微量要素の移動にも関わり、根の活性が高いと新葉での転流利用率は低下する。サイトカイニンは葉の老化抑制に作用するため、発根が盛んなレンゲ米栽培田では葉色が濃いまま維持されている可能性がある。猛暑時期の光合成を盛んにするには、地温・外気温・紫外線対策といった水管理が重要となる。

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葉の色が濃い野菜は硝酸態窒素濃度が高く、秀品率が低下する。牛糞堆肥中心から植物性堆肥に変えることで、ミズナの葉の色は薄くなり、秀品率は向上した。硝酸態窒素は植物体内でアミノ酸合成に利用されるが、その過程はフィレドキシンを必要とし、光合成と関連する。硝酸態窒素過多はビタミンC合成を阻害し、光合成効率を低下させる。また、発根量が減り、他の栄養素吸収も阻害される。結果として、病害抵抗性も低下する。葉の色は植物の健康状態を示す重要な指標であり、硝酸態窒素過多による弊害を避けるため、植物性堆肥の利用が推奨される。

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イネの根腐れは、長雨による酸素不足ではなく、硫化水素の発生が原因である可能性が高い。硫化水素は、水田の嫌気環境下で、硫酸塩系肥料（硫安、キーゼライト、石膏、家畜糞堆肥など）が土壌微生物によって分解される際に発生する。生物は硫黄を再利用する進化を遂げているため、土壌に硫黄化合物が過剰に存在するのは不自然であり、肥料由来と考えられる。硫化水素は鉄と反応しやすく、イネの光合成や酸素運搬に必要な鉄の吸収を阻害する。水田は水漏れしにくいため、過去の肥料成分が蓄積しやすく、硫黄を抜く有効な手段がないため、田植え前の土壌管理が重要となる。ただし、長雨による日照不足や水位上昇も根への酸素供給を阻害する要因となりうる。

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ヨトウガ対策には、植物ホルモンに着目したアプローチが有効です。ヨトウガはエチレンによって誘引されるため、エチレン合成を阻害するアミノエトキシビニルグリシン(AVG)が有効です。しかし、エチレンは植物の成長やストレス応答にも関与するため、安易な阻害は生育に悪影響を及ぼす可能性があります。一方、ジャスモン酸は食害ストレスへの防御機構を活性化させるため、メチルジャスモン酸(MeJA)処理による抵抗性向上も期待できます。ただし、高濃度では生育阻害を起こす可能性があるため、適切な濃度での使用が重要です。これらのホルモンの相互作用を理解し、適切に制御することで、ヨトウガの被害を軽減し、健全な植物生育を実現できます。

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イネの葉の色と、いもち病抵抗性の関係について、色素の観点から考察している。サクラネチンは、フラボノイドの一種で、いもち病菌に対する抗菌作用（ファイトアレキシン）を持つ。サクラネチンはナリンゲニン（フラバノン）のメチル化によって生成されると推測される。ナリンゲニンは酸化還元酵素によってアピゲニン（フラボン）にも変換される。アピゲニンは紫外線遮蔽の役割を持つ。葉の色が濃いイネは光合成が盛んで、アピゲニンなどのフラボノイドを多く含むが、いもち病に弱い。これは、葉の黒化によってサクラネチンのメチル化が阻害される、もしくはサクラネチンの相対的濃度が低下するなどの可能性が考えられる。

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植物の香り化合物（GLV）は、葉が損傷を受けた際にガラクト糖脂質から合成され、害虫や病害に対する防御機構として機能する。GLV合成経路の研究から、ヘキセナールなどの化合物が病害抵抗性に寄与することが示唆されている。このことから、草生栽培において、定期的な草刈りによって放出される香り化合物が作物の耐性を高める可能性が考えられる。逆に、除草剤の使用は香り化合物の放出機会を奪い、食害被害の増加につながる可能性がある。これは、殺菌剤使用による食害増加と同様に、栽培における新たな課題を示唆している。

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粘土鉱物は、岩石の風化によって生成される微粒で層状の珪酸塩鉱物です。風化には、物理的な破砕と、水や酸との化学反応による変質があります。カリ長石がカオリンに変化する過程は、化学的風化の例です。鉱物の風化しやすさは種類によって異なり、一般的に塩基性の強い火山岩ほど風化しやすいです。同じ珪酸含有量でも、急速に冷えて固まった火山岩は、深成岩より風化しやすい石基を多く含みます。そのため、玄武岩のような火山岩は斑れい岩のような深成岩よりも風化しやすく、結果として異なる種類の粘土鉱物が生成されます。

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殺菌剤の使用は、植物の表面にいる氷核活性細菌を減らし、昆虫の耐寒性を高め、食害被害を増加させる可能性がある。ある研究では、アーバスキュラー菌根菌（AM菌）と共生した植物は、葉食性昆虫の食害を受けにくく、逆に殺菌剤を使用した区画では食害が増加した。AM菌との共生は、植物のリン酸吸収効率向上よりも、防御反応に関わる二次代謝産物の影響が大きいと考えられる。つまり、ヨトウガなどの害虫対策には、病原菌の発生を抑え、植物の抵抗力を高めることが重要となる。これは、家畜糞堆肥の使用を避け、土壌微生物のバランスを整えることにも繋がる。

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殺虫剤は昆虫の神経系に作用するものが多く、アセチルコリン、GABA以外にもグルタミン酸、グリシン、オクトパミン、チラミンなどが神経伝達物質として利用されている。昆虫と脊椎動物では神経伝達物質の役割が異なり、例えば昆虫の体制筋ではグルタミン酸が、脊椎動物ではアセチルコリンが使われている。ハチはグルタミン酸の前駆体であるプロリンを蓄えるが、これは体制筋の迅速な活動に関連している可能性がある。

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フルキサメタミドは、昆虫の神経伝達物質GABAの働きを阻害することで殺虫効果を発揮する。昆虫はGABA作動性クロライドイオンチャンネルを通じて神経の興奮を抑制するが、フルキサメタミドはこのチャンネルを阻害し、過剰な興奮を引き起こす。一方、ヒトを含む脊椎動物ではGABAの作用機序が異なり、このチャンネルを持たないため、フルキサメタミドは昆虫選択的に作用する。有機リン系殺虫剤とは異なる作用機序のため、耐性昆虫にも効果的。GABAは野菜の旨味成分としても知られるが、フルキサメタミドの作用は昆虫の神経系に特異的であるため、人体への影響は少ないと考えられる。

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草生栽培は、害虫防除に有効な可能性を秘めている。高齢農家は雑草を増やすと害虫も増えると考えるが、抵抗性誘導で害虫を防除できる。草が傷つくとジャスモン酸が合成され、ジャスモン酸メチルとして周辺に伝播し、作物の抵抗性を向上させる。スパイダーモアなどで通路の草を刈り、損傷させることで抵抗性誘導を促せる。刈る草も健康的に育てるため、肥料を与えて発根を促進するのが良い。ネギの畝間にマルチムギを生やすとアザミウマの被害が減った事例もあり、草を生やすこと自体が良い刺激になる可能性がある。ただし、草生栽培を行う前に、土壌を良い状態にしておくことが重要である。

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ヨトウガは広食性で農作物に甚大な被害を与える害虫。日本では越冬できる地域が限られると考えられていたが、近年ハウス栽培で越冬する可能性が指摘されている。ヨトウガの卵塊は風に乗って長距離移動するため、越冬場所の特定は防除対策において重要。もし全国的に冬場にホウレンソウ栽培が広がれば、ホウレンソウに含まれる植物エクジソンがヨトウガの生育を阻害し、越冬を抑制する可能性がある。

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ある農薬への耐性獲得により、以前効かなくなった別の農薬が再び効くようになる現象を「逆相関の交差抵抗性」という。有機リン系殺虫剤を例にすると、大きなダイアジノンへの耐性獲得で酵素の標的部位が変化し、小さなアセフェートは効くようになる。しかし、アセフェートを使い続けると、標的部位が元に戻り、アセフェートは効かなくなる代わりにダイアジノンが再び有効となる。これは、酵素と農薬の結合のしやすさが、農薬の大きさ、ひいては酵素の標的部位の形状と関係しているためである。ただし、耐性獲得のメカニズムは農薬の種類によって様々である。

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アミノ酸が植物病害、特に青枯病の予防に効果を持つ可能性が示唆されている。トマトでは酵母抽出液中のヒスチジンが青枯病の発病を抑える効果があり、アミノ酸肥料自体が予防効果を持つ可能性が出てきた。一方、イネではグルタミン酸が抵抗性を向上させる。グルタミン酸豊富な黒糖肥料はイネの青枯病予防に有効で、サリチル酸と同様の予防効果の伝播も期待できる。このことから、単子葉植物の緑肥マルチムギに黒糖肥料を与えることで、予防効果を高められる可能性がある。

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ヨトウガの幼虫対策として、殺虫剤以外の方法を検討。植物ホルモンであるジャスモン酸は食害虫の消化酵素を阻害する効果があるが、農薬としては多くの作物で使用できない。そこで、植物の抵抗性を高める「全身誘導抵抗性」に着目。特に、根圏微生物との共生によって誘導される抵抗性は、葉が食害されなくても発動する。そのため、発根量を増やし、土壌微生物との共生を促すことが重要となる。具体的な方法としては、草生栽培の効率化などが挙げられる。

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イネのいもち病耐性に関わるポリフェノールの一種、サクラネチンについて解説しています。サクラネチンはフラバノンというフラボノイドの一種で、ファイトアレキシンとして抗菌作用を持つ二次代謝産物です。サクラ属樹皮にも含まれますが、イネではいもち病菌への抵抗性物質として産生されます。合成経路は複雑で、光合成から様々な酵素反応を経て生成されます。特定の肥料で劇的に増加させることは難しく、秀品率向上のための施肥設計全体の見直しが重要です。ただし、サクラネチン合成に関与する遺伝子は特定されており、抵抗性品種の作出や微生物による大量合成など、今後の研究に期待が持てます。

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エンバクは緑肥として利用され、根からクマリン類のスポコレチンを分泌することでアレロパシー作用を示す。スポコレチンはフェニルプロパノイド系化合物で、プラントボックス法で分泌が確認されている。この作用を利用すれば、雑草抑制効果が期待できる。エンバクのアレロパシー作用に着目し、他感作用後の栽培活用についても考察が進められている。

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作物の根はフラボノイドを分泌し、枯草菌がそれを認識して根の周りにバイオフィルムを形成する。このバイオフィルムは他の微生物の侵入を防ぎ、根の病気を抑制する。枯草菌は鉄や銅の吸収を促進するシデロフォアも分泌する。有効な枯草菌の増殖には土壌の排水性と保水性が重要であり、フラボノイド合成に必要なフェニルアラニンと微量要素も重要となる。さらに、バチルス属細菌は病原菌のクオルモンを分解する能力も持つため、病害抑制に貢献する。良好な土壌環境は、これらのメカニズムを通じて作物の病害発生率を低減する。

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クオラムセンシングは細菌の細胞密度依存的な情報伝達機構であり、病原菌の病原性発現にも関与する。クオラムセンシングを阻害するクオラムクエンチングは、病害防除の新たな戦略として期待される。本稿では、クオラムクエンチング酵素、特にAHL分解酵素の多様性と応用について概説する。AHL分解酵素は、N-アシルホモセリンラクトン(AHL)を分解することでクオラムセンシングを阻害する。AHL分解酵素は多様な微生物から発見されており、その構造や基質特異性も様々である。AHL分解酵素は、組換えタンパク質として利用したり、遺伝子組換え植物に導入したりすることで、植物病害の防除に効果を発揮することが示されている。

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乳酸菌由来の農薬は、ハクサイの軟腐病対策に有効である。その作用機序は、乳酸菌自体による抗菌作用ではなく、植物側の抵抗性誘導と軟腐病菌との競合にある。乳酸菌をハクサイに散布すると、植物体内でサリチル酸等の防御機構が活性化される。同時に、葉面での乳酸菌密度の増加は、軟腐病菌との栄養や空間をめぐる競合を引き起こし、病原菌の増殖を抑制する。この農薬はグラム陽性細菌である乳酸菌を利用するため、グラム陰性細菌用の農薬との併用も可能。さらに、乳酸菌の増殖を促進するアミノ酸肥料との併用で効果向上が期待される。

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蚕糸・昆虫バイオテック 82 (3)に掲載された「昆虫の病原糸状菌抵抗性機構と昆虫病原糸状菌の昆虫への感染機構」は、昆虫と病原糸状菌の攻防について解説している。昆虫は、体表の外骨格や抗菌ペプチド、メラニン化反応などで菌の侵入を防ぎ、侵入された場合は細胞レベルでの免疫反応で対抗する。一方、病原糸状菌は、昆虫の外骨格を分解する酵素や毒素を分泌し、免疫反応を抑制する物質も産生することで感染を成立させる。論文では、白きょう病菌を含む様々な病原糸状菌の感染戦略と、昆虫側の多様な防御機構の最新の知見を紹介し、両者の相互作用の複雑さを明らかにしている。この研究は、生物農薬開発や害虫防除への応用が期待される。

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漫画『もやしもん』を参考に、土壌中の微生物、特に日和見菌の振る舞いについて解説しています。日和見菌は環境に応じて有益菌にも有害菌にも加担する性質があり、土壌環境が良い方向にも悪い方向にも一気に傾ける力を持っています。このため、未熟堆肥の利用は、熟成が進むか病気が蔓延するかの賭けとなる可能性があります。 記事は、殺菌剤の使用は土壌環境の改善後に行うべきだと主張しています。なぜなら、殺菌剤の使用によって有害菌が耐性を得て、それが日和見菌に水平伝播した場合、深刻な事態を招く可能性があるからです。土壌環境の改善を優先することで、日和見菌を有益な方向に導き、健全な生育環境を維持することが重要です。

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バリダマイシンAは、トレハロース分解阻害による殺菌作用を持つ農薬だが、植物の抵抗性（SAR）も誘導する。ネギ等の切断収穫後の消毒に慣習的に用いられるが、これはSAR誘導による予防効果と合致する。SAR誘導剤であるプロベナゾールと同様に、バリダマイシンAもサリチル酸の上流で作用すると推定される。植物の免疫は防御タンパク質の合成によるもので、農薬に頼る前に栽培環境や施肥を見直すことが重要である。適切な施肥設計と緑肥活用による土壌環境調整は、農薬の使用回数削減に繋がる。

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果実内発芽は、土壌中のカリウム欠乏が原因で発生する。カリウムは植物の浸透圧調節や酵素活性に不可欠であり、不足すると果実の糖度低下や組織の脆弱化を引き起こす。結果として、種子が果実内で発芽しやすい環境が整ってしまう。果実内発芽を防ぐためには、土壌への適切なカリウム供給が重要となる。土壌分析に基づいたカリウムの施肥管理や、カリウムを多く含む肥料の利用が有効である。

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野菜の切り口の苦味は、植物が外敵から身を守るための防御機構によるものです。苦味の元となる化合物は、主にポリフェノール類やテルペノイド類で、これらはファイトアレキシンと呼ばれる物質群に属します。ファイトアレキシンは、植物が病原菌や害虫の攻撃を受けた際に生成される抗菌・抗毒作用を持つ物質です。 野菜を切ると、細胞が破壊され、内部に存在する酵素と基質が反応し、ポリフェノールやテルペノイドが生成されます。例えば、ゴボウの苦味はポリフェノールの一種であるクロロゲン酸によるものです。また、アクと呼ばれる褐変現象も、ポリフェノールが酸化酵素と反応することで起こります。 これらの苦味成分は、人間にとっては必ずしも悪いものではなく、抗酸化作用や抗炎症作用など、健康に beneficial な効果を持つ場合もあります。しかし、過剰摂取は消化器系への負担となる可能性もあるため、適量を摂取することが重要です。

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筆者は、野菜の美味しさは栽培方法ではなく、光合成の効率に依存すると主張する。有機無農薬栽培でも、牛糞堆肥の過剰使用による塩類集積や、植物性有機物に偏った土壌管理は、ミネラル吸収を阻害し、光合成を低下させるため、美味しい野菜は育たない。逆に、農薬を使っていても、適切な土壌管理で光合成を促進すれば、美味しい野菜ができる。つまり、農薬の有無ではなく、栽培者の技術が美味しさを左右する。有機栽培で品質が落ちる例として、果実内発芽、鉄欠乏による病害、硝酸態窒素の還元不足などを挙げ、美味しい野菜作りの要諦は、光合成を最大限に高める土作りにあると結論づけている。

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農薬不使用のオーガニック栽培において、作物自身がBT毒素に似た殺虫性を持つ現象が確認された。これは遺伝子組み換え作物ではなく、F1品種で発生した。土壌中の細菌との共生により、作物がBT毒素を獲得した可能性が高い。つまり、オーガニック栽培でも、遺伝子組み換え作物と同様に植物以外の遺伝子が入り込み、同じ殺虫成分を持つことがある。オーガニック栽培で抵抗性獲得は大規模化が難しく、時間もかかるが、作物の味は圧倒的に優れる。ストレスが少ない環境で育つため、苦味成分が少ないためだ。自然の力を最大限に活かしたオーガニック栽培は、遺伝子組み換え技術とは異なるアプローチで同様の結果をもたらす可能性がある。

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師匠の広大な無農薬畑で、アブラナ科作物の葉の上でミイラ化したイモムシが多数発見された。これは、作物自身が虫への抵抗性を得たことによるものと思われた。師匠曰く、土壌の状態が良くなるにつれ、この現象は頻繁に見られるようになり、しかも虫食い痕が目立つ前にイモムシが死ぬとのこと。周囲の農薬の影響や師匠による隠れた農薬使用の可能性は無い。この現象はBT剤という生物農薬の効果に似ているため、次回BT剤について掘り下げる。

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鉄は作物のアミノ酸合成や抵抗性向上に重要だが、過剰症は銅やマンガンの欠乏を引き起こすため、施肥には注意が必要。鉄過剰症は、過度な炭素循環農法や老朽水田で発生しやすい。鉄欠乏対策として、土壌に鉄吸収ストラテジーⅠ型かⅡ型で吸収可能な鉄を混ぜ込む方法が有効と考えられる。鉄は銅やマンガンと拮抗作用があるため、バランスが重要であり、無理やり吸収させるのは危険。

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京都農販の勉強会で植物の抵抗性について学んだ。病気に強い作物を作るには、活性酸素の発生と還元メカニズムに加え、鉄獲得戦略の理解が不可欠。しかし、抵抗性を高めるには多くの知識が必要で、実現は容易ではない。鉄の吸収は植物の生育に必須だが、病原菌にとっても増殖に必要となるため、植物は鉄の吸収と病原菌への鉄の供給抑制を両立させる必要があるなど、複雑なメカニズムが関わっている。